книги из ГПНТБ / Поляков, А. В. Водоотвод на дорогах

60

Кроме формул проф.Д.Л.Соколовского, для определения расчет­ ных раоходов от дождевых и весенних паводков применяются форму­ лы проф.Е.В. Болдакова (СоюзДОРНИИ). Для расчета ливневого стока Е.В.Болдаковыы предложены два способа: точный способ (довольно сложный), основанный на определении положения гори­ зонта воды на створе и построении гидрографа отока в соответ­ ствии с уравнением водного баланоа, и менее точный способ, когда расчетные расходы подсчитываются по упрощенной формуле. Приведем краткие данные о втором опособе [ I , з ] .

Расчетная формула по этому опособу относится к категории однофазовых или к формулам установившегося режима. Формулу рекомендуется применять при подсчете расходов с малых водо­ сборов площадью до 100 км^ и значении расходов до 50 м ^/сек. Продолжительность водоотдачи на водосборе во время выпадения дождей принимается во всех случаях равной 30 минутам. Схема к расчету дождевого стока, по Е.В.Болдакову, приведена на ри с.29.

Рис.29. Схема к расчету дождевого стока,по Е.В.Болдакову:

г

Структура формулы предложена на основании простых сообра­ жений о зависимости количества притекающей к сооружениям воды от слоя и характера выпадения осадков, от слоя потерь воды на водосборе, от характеристик водосбора и т .д . Числовые зна­ чения показателей степеней т и п при ( Л - Z) и F - перемен­ ные, они были получены статистическим путем при сравнении дан­ ных о стоке с результатами, получаемыми по формуле. Для пара­ метров, входящих в формулу, разработаны таблицы. Слой стока h находится в зависимости от района ливневого стока, вида грун­ тов на водосборах и периода повторяемости ливней. Значения Л

новившегося режима в паводках, принятие для всех бассейнов по­ стоянной продолжительности водоотдачи (30 мин) и определение слоя стока по разности между слоем выпавших осадков и слоем потерь. Ввиду неточности исходных данных о слое -потерь, под­ счет слоя отока по разности (а не с помощью коэффициента стока) может привести к крупным погрешностям в определении расчетных расходов.

Расход, вычисленный по данной формуле, не должен превышать

Объем ливневого стока воды о бассейна W , по Е.В.Болдакову, может быть подсчитан по формуле

Для расчета снегового стока Е.В. Еолдаковым и др. (Союз-

62

ДОРНИИ) рекомендована формула, которая может быть отнесена к категории "объемных". Формула получена на основании следую­ щих предпосылок [ i] .

Предполагается, что для малых бассейнов решающим для фор­ мирования расчетных расходов является не сток от запаса всей снеговой воды, которая постепенно стекает с бассейна в тече­ ние нескольких суток (3 - Ю суток), а один из наибольших дневных слоев стока за время снеготаяния. Таким образом, рас­ четные расходы от снегового стока на малых бассейнах рекомен­ дуется определять по односуточному гидрографу стока. При этом принимается, что наиболее интенсивное снеготаяние в течение суток происходит по графику треугольной формы и продолжается в течение 10 ч; начинается в 10 ч утра, заканчивается около 8 ч вечера, а "пик", или максимальная интенсивность снеготая­

ния, имеет место спустя 4 часа после 10 ч утра, т .е . в 2 ч дня (рис.30). Гидрограф стока снеговой воды принят также треуголь­ ной формы. Пик гидрографа стока запаздывает против пика сне­ готаяния, т .е . против двух часов дня и проходит обычно ве­ чером, а иногда и ночью. Продолжительность запаздывания за­ висит от величины водосбора и времени добегания воды от гео­ метрического центра водосбора до сооружения. Конец стока про­

мальной ординатой (расходом) Q , объем полного снегового стока WСН будет равен

Мв приведенной зависимости получена и формула для определения расчетных расходов при снеговом стоке с учетом коэффициента ^сн , характеризующего неравномерность снеготаяния на водосбо­ ре (учитывается при длине или ширине водосбора более ГО км):

63

Т- время сдвига "пика" паводка относительно двух часов дня, час.

Значение Т находится по эмпирической формуле

К слабым сторонам формулы следует отнести: условность при­ нятого хода интенсивности и продолжительности снеготаяния в

и времени сдвига конца половодья. С учетом указанного, форму­ лу следует считать приближенной.

§ 14. РАСЧЕТ ОТВЕРСТИЙ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

После определения расчетных расходов устанавливают размеры отверстий мостов и труб. Размеры отверстий рассчитываются по формулам гидравлики.

Сооружение, стесняя живое сечение водотока, вызывает под­ пор воды перед входом. Чем меньше отверстие сооружения при данном расходе, гем выше подпор и больше скорость протекания. Таким образом, отверстие сооружения, высота подпертого гори­ зонта и скорость потока воды в сооружении являются взаимно зависимыми величинами.При выборе наиболее экономичного решения следует учитывать, что с увеличением отверстия возрастают длина моста и стоимость пролетного строения. Однако при этом умень­ шаются высота опор и объем земляных работ на подходах, что сни­ жает степень укрепления подмостового русла и сокращает строи­ тельные расходы по перечисленным видам работ.

При расчете отверстий устанавливаются: размеры отверстий, высота напора воды перед сооружением, уклон русла в месте уст­ ройства сооружения и вид укрепления русла против размыва. При установлении расчетного напора перед сооружением необходимо иметь в виду, что бровка земляного полотна дороги должна воз­

65

труб рассчитываются в соответствии с их пропускной способно­ стью и выбранным режимом работы труб.

■Расчет отверстий малых мостов и труб возможен двумя путями:

1)по расчетному расходу без учета накопления воды перед сооружением;

2)с учетом накопления воды перед сооружением.

Первый способ применим в случае превышения максимального расхода при смешанном стоке над расходом при дождевом стоке, на водотоках с незначительной аккумуляцией воды в руслах и на­

возможно временное затопление территории, а учет аккумуляции воды перед сооружением в виде пруда может значительно умень­ шить размеры отверстий.

Перед расчетом отверстий малых водопропускных сооружений предварительно устанавливаются условия протекания воды в не­ стесненном русле. При этом определяется бытовая (нормальная) глубина протекания воды в логе, в месте устройства моста или трубы до возведения сооружения.

Бытовая глубина находится подбором в соответствии с форму­ лами гидравлики для равномерного движения водного потока (по уравнениям неразрывности и равновесия). Для определения бытовой глубины необходимо иметь следующие данные: расчетный расход, уклон дна лога, профиль поперечного сечения лога (ри с.31) и характеристику русла. На основании характеристики русла уста­

шV0 » «3/ ° ек ;

7)вычисленное значение расхода Qq сравнивают с величиной

расчетного расхода Q . Расхождение между вычисленным и расчет­ ным расходами должно быть меньше 5%; в противном случае назна­ чается новое значение глубины протекания воды в логе и расчет проводитоя до тех пор, пока не будет выдержано указанное усло­ вие.

Волед за определением бытовой глубины рассчитываются разме­ ры отверстий сооружений.

I . Определение размеров отверотий водопропускных сооружений без учета накопления воды перед сооружением

случая:

I ) протекание воды по схеме незатопленного водослива, или свободное истечение (р и о .3 2 ,а );

67

6) Случай. 2

Рио.32. Схемы протекания воды в водопропускных сооружениях

бину потока под мостом. Глубина потока под мостом (расчетная глубина) соответствует при этом критической средней глубине

глубина потока над порогом водослива (в данном случае под мос­ том). В руслах с прямоугольным поперечным сечением критическая глубина является постоянной для всего сечения потока. В оуслах с любой формой поперечного сечения подсчитывается кри­

68

Во втором случае уровень воды под мостом определяется уров­ нем воды в отводящем русле. Этот случай наблюдается только при условии

При расчете отверстий мостов по схеме незатопленного водо­ слива (случай I ) необходимая ширина отверстий принимается рав­ ной ширине потока воды под мостом. Ширина потока считается по свободной поверхности воды. Глубина потока под мостом прини­ мается равной критической средней глубине потока h .

Ширина отверстия находится на основе следующих преобразо- • ваний:

Q =0) V, ;

где Ь - окончательная ширина отверстия моста, м;

£- коэффициент сжатия потока, зависящий от формы промежу­ точных опор и устройства береговых устоев;